JPH07507183A - 内部共振器構造をもつ垂直キャビティ・面発光レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　内部共振器構造をもつ垂直キャビティ・面発光レーザ 皿１Ｊ」し生り罠 本願は、１９９１年１１月７日付で、′可視光・面発光半導体レーザの名称で出 願された米国特許出願筒０７７７９０，９６４号と関連しており、本願では、こ れを参照している。

発明の分野 本発明は、半導体レーザ、特に、内部共振器（内部キャビティ；　１ｎｔｒａ− ｃａｖｉｔｙ）構造を用いて、小さな（低い）直列抵抗値、高パワー効率、単− 横モード動作を達成する垂直キャビティ０面発光レーザ（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃ ａｖｉｔｙ　ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ　１ａｓｅｒｓ：ＶＣＳＥＬｓ ）に関する。

発明の背景 垂直キャビティ・面発光レーザ（ＶＣＳＥＬｓ）は、在来のエツジ発光型ダイオ ードレーザにおけるようなｐ−ｎ接合面と平行な方向に光を出射するものではな く、ｐ−ｎ接合面と垂直な方向に光を出射する。在来のエツジ発光型レーザのビ ーム品質（ビームの非点収差品質）と比べて、ＶＣＳＥＬｓは、円対称のガウシ アンビームを出射し、従って、非点収差の補正（修正）を必要としない。ＶＣＳ ＥＬｓは、さらに、非常に小型に作製できるとともに、２次元のレーザアレイに 容易に作製できる。２次元のＶＣ３ＥＬアレイは、光結合（ｏｐｔｉｃａｌｉｎ ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）　、光集積回路、光コンピュータの分野に種々の 用途をもつ。

閾値電流を低くするために、Ｖ　ＣＳ　Ｅ　Ｌ　ｓは、典型的には、λ／４ｎ以 下のオーダーの厚さの薄い活性領域を用いている。

ここで、λは出射光の波長であり、ｎは活性領域の屈折率である。しかしながら 、このような厚さの薄い活性領域を用いる場合には、ＶＣＳＥＬｓは、単一バス 光利得（ｓｉｎｇｌｅ　ｐａｓｓｏｐｔｉｃａｌ　ｇａｉｎ）が約１％以下とな るので、レーザ発振（ｌａｓｉｎｇ）を行わせるのに、９９％以上の反射率をも つ端面ミラーの使用が必要となる。このような高反射率は、通常、エピタキシャ ル成長させた半導体の分布反射型（Ｄ　Ｂ　Ｒ；　ｄｉｓｔｒｉｌｕｔｅｄＢｒ ａｇｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）ミラー（ｍｉｒｒｏｒｓ）を用いることによって 達成される。

ＤＢＲミラー（Ｄ　Ｂ　Ｒｍ１ｒｒｏｒｓ）は、高屈折率の半導体層と低屈折率 の半導体層との交互の層からなっている。９９％以上の反射率を得るためには、 このような交互の半導体層を、これらの半導体層の屈折率の差に応じて、２０− ３０対、必要とする。それぞれ反対の導電型をもつように適当なドーパントがド ープされる場合、ＤＢＲミラー（Ｄ　Ｂ　Ｒｍ１ｒｒｏｒｓ）は、ｐ−１−ｎ構 造に活性領域とともに形成される。電子および正孔をミラー（ｍｉｒｒｏｒｓ） を通過させ活性領域に到達させるための電流注入は、各ＤＢＲミラーに電気的コ ンタクトを設けることによって容易となる。なお、電子および正孔が活性領域に 到達すると、そこで結合して、光を生成する。

しかしながら、ＶＣＳＥＬの用途は、ＶＣＳＥＬの光出力パワーが低いことによ って、非常に制限される。特に、ＶＣＳＥＬｓでは、エツジ発光型レーザの光出 力パワーレベルに匹敵する光出力パワーレベルを得ることができなかった。ＶＣ ＳＥＬｓの全パワー効率は、現在、約１０％以下であるのに対し、エツジ発光型 レーザは、通常、５０％以上のパワー効率を示す。

ＶＣＳＥＬのこのような低いパワー効率は１次の２つの要因、すなわち、（１） 電気伝導度（導電率）が低いこと、（２）光量子効率（ｏｐｔｉｃａｌ　ｑｕａ ｎｔｕｍ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が低いこと、によるものである。電気伝導度 が低いのは、活性領域の断面積が小さく、すなわち、伝導面積が小さく、電子お よび正孔が多層のＤＢＲミラーをその面に垂直に移動することと関連して、活性 領域において抵抗が大きくなるためである。これに対し、ＶＣＳＥＬｓの光量子 効率は、レーザ共振器（レーザキャビティ）内の吸収材料との光学視野オーバー ラツプ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｏｖｅｒｌａｐ）に関係している。

従来の全てのＶＣＳＥＬｓの設計は、このような光学特性と電気特性との折衷に よってなされていた。すなわち、光量子効率を最適化する設計では、電気伝導度 が最小になり、また、これと反対に、電気伝導度を最大にする設計では、光量子 効率が最小になる。

大きな（高い）直列抵抗値の問題について、近年、クオン等による“前面発光ダ イオード”の名称の米国特許第５，０３４．９５８号には、上方ミラーと下方ミ ラーとの間にレーザ共振器が配置され、上方スペーサと下方スペーサとの間に活 力ミラーは、半導体ＤＢＲを有している一方、上方ミラーは、誘電体ＤＢＲを有 している。半導体ＤＢＲを形成する１対あるいは２対のｐ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　／ 　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ半導体層を有している電気的コンタクト層は、上方誘電体ミラ ーと活性領域の上方部分に電流を注入するための上方スペーサとの間に配置され ている。

クオン等のＶＣ３ＥＬ設計では、さらに、活性層と上方ミラーとの間の共振器（ キャビティ）を囲む領域内に、伝導度（導電率）を高めるためのイオンを注入す ることによって、コンタクト領域が形成されている６電流は、従来のＶＣ３ＥＬ Ｓにおいては、典型的な２０−３０対の半導体層を通過するが、クオン等のＶＣ ３ＥＬの構造では、電流は、１対あるいは２対のＧ　ａ　Ａ　ｓ　／　Ａ　Ｉ　 Ａ　ｓ半導体層だけを通過して、上方スペーサに達し、次いで、活性領域に達す る。この結果、クオン等のＶＣ３ＥＬの構造では、直列抵抗値が減少する。

このように改良された設計にもかかわらず、このＶＣ３ＥＬは、エツジ発光型レ ーザと比べれば、直列抵抗値がまだ大きく、その性能が制限されていた。上記半 導体層へのドープ量を例えば１０”／ｃｍ’から１０”７ｃｍ３あるいは１０１ １／　ｃ　ｍ　’に増加させれば、直列抵抗値をさらに減少させることができる が、このようなドーピングによって光吸収が増加し、量子効率が低下して、パワ ー性能を低下させてしまう。

従来のＶＣ３ＥＬｓと関連した他の問題は、単−横モードＴＥＭ、、のレーザ発 振が好ましいのに対し、高次の横モードでレーザ発振しやすいという点にある。

従って、本発明の目的は、パワー効率を改善するための光電子効率を実質的に低 下させることなく、ＶＣ３ＥＬｓの直列抵抗値を減少させることにある。

本発明の他の目的は、ＶＣ３ＥＬｓ内で高次の横モードレーザ発振を抑えること にある。

凡１立ｉ！ これらの目的および他の目的は、内部共振器（内部キャビティ）構造を用いて直 列抵抗値を減少させかつ単−横モードＴＥＭ０゜動作を得る本発明の垂直キャビ ティ・面発光レーザ（ＶＣ３ＥＬｓ）により達成される。内部共振器構造は、層 状電極（ｓｔｒａｔｉｒｉｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、電流開口（ｃｕｒｒｅ ｎｔ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）をもつ層状電極、および／または、光間口（ｏｐｔｉ ｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有している。

本発明の１つの好゛適な実施例では、ＶＣ３ＥＬは、上方の分布反射型（ＤＢＲ ）ミラーと下方の分布反射型（Ｄ　Ｂ　Ｒ）ミラーとの間に配置されたレーザ共 振器を有している。レーザ共振器は、光を生成する活性領域を囲む上方スペーサ と下方スペーサとを有している。電流を活性領域内に導きレーザ発振を生じさせ るために、上方ミラーと上方スペーサとの間に層状電極が配置されている。この かわりに、層状電極を、上方ミラー内に、好ましくは、上方ミラーの最下部に配 置することもできる。

層状電極は、同じ導電型の高ドープ半導体層と低ドープ半導体層との交互の層が 、活性領域に対して垂直方向に積層されて形成されている。レーザ発振中、最大 強度と最小強度とを周期的にもつ定在波がレーザ共振器内に立つ。層状電極の高 ドープ層は、定在波の強度が最小となる位置の近くに位置決めされ、層状電極の 低ドープ層は、定在波の強度が最大となる位置の近くに位置決めされる。この構 成によって、光吸収を差程増加させることなく、層状電極の横方向の電気伝導度 （導電率）を高めることができて、その結果、光効率を損なうことなく、直列抵 抗を大幅に減少させることができる。

他の実施例では、層状電極と組み合せて、レーザ共振器の光間口よりも小さな直 径をもつ電流開口を用いて、高次の横モード発振を抑える。この電流開口は、活 性領域の周辺部分に電流が集まるのを実質的に低減し、活性領域の中央部での電 流密度を増加させる。この結果、高次の横モード発振が防電流量口には、上方ミ ラーと活性領域との間に水平方向に位置決めされたディスク（円板）形状の領域 であり、この領域。

すなわち電流開口は、これを取り囲む環状領域内に、導電率を減少させるための イオンをイオン注入することによって、画定される。電流開口は、上方ミラーの 中心と垂直方向に整列しており、上方ミラーの直径と同じか、上方ミラーの直径 よりも小さな直径を有している。電流開口を画定する注入領域は、導電率を減少 させるイオン濃度を有しており、この注入領域において、ｐ型の低ドープ層が高 抵抗率を有する一方、ｐ＋型の高ドープ層が導電性を維持している。従って、層 状電極に電流を加えるとき、電流は、電流開口に到達するまでは活性領域とほぼ 平行に流れ、電流開口に到達すると、活性領域内に垂直方向に一様に流入する。

このような仕方で、単−横モードＴＥＭ、。動作が達成される。

本発明の他の実施例では、ＶＣ３ＥＬは、上方ＤＢＲミラーと下方ＤＢＲミラー との間に配置されたレーザ共振器を有している。レーザ共振器は、活性領域を囲 む上方スペーサと下方スペーサとを有している。上方ミラーおよび下方ミラーは 、高屈折率層と低屈折率層との対が順次に積層されたものとなっている。活性領 域は、さらに、利得領域（ｇａｉｎ　ｒｅｇｉｏｎ）を有するように構成され、 該利得領域は、これを取り囲む環状領域（環状の周囲領域）に導電率を減少させ るイオンを注入することによって、活性領域内に画定される。上方ＤＢＲミラー 内には、活性領域と平行な平面の金属層が形成される。

金属層は、好ましくは、スペーサの頂部上の上方ＤＢＲミラーを形成する層のう ちの数層（２，３の層）内にのみ配置される。金属層は、利得領域と垂直方向に 整列する開口を有し、該開口は、利得領域の直径と同じか、利得領域の直径より も小さな直径を有している。この開口は、高次の横モード動作を阻止するように 光学視野をブロックする光間口として機能し、これにより、単−横モードＴＥＭ ｏｏ動作が可能となる。

さらに、金属層は、埋込オーミック金属コンタクトとして機能し、これによって 、キャリアが活性領域に到達するまでに通過する電気抵抗層の個数を減少させ、 直列抵抗を減少させることができる。

図面の簡単な説明 本発明の上述した特徴、目的、利点、および他の特徴、目的、利点は、添付図面 と関連させて以下の詳細な説明からより明らかにされよう。

第１図は、内部共振器の第１の層状電極を有する本発明の垂直キャビティ・面発 光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の断面図である。

第２図は、内部共振器の第１および第２の層状電極を有するＶＣＳＥＬの断面図 である。

第３図は、内部共振器の層状電極および電流開口を有するＶＣＳＥＬの断面図で ある。

第４図は、第３図に示した下方ミラーの拡大断面図である。

第５図（ａ）は、第３図に示したレーザ共振器の拡大断面図である。

第５図（ｂ）は、第５図（ａ）に示したレーザ共振器内の各層の垂直方向の位置 に対する定在波強度を説明するための図である。

第５図（ｃ）は、第３図の層状電極の各層の光共振器内での垂直方向の位置に対 するバンドギャップダイヤグラムである。

第５図（ｄ）は、コンタクト抵抗を減少させるために浅い注入を用いた第３図の 変形構造を示す図である。

第５図（ｅ）は、コンタクト抵抗を減少させるためにエツチド・メサ（ｅｔｃｈ ｅｄ　ｍｅｓａ）を用いた他の変形構造を示す図である。

第６図は、第３図に示したレーザ構造の活性領域、上方スペーサ、下方スペーサ の断面図である。

第７図は、第３図に示した上方透電体ＤＢＲミラーの拡大断面図である。

第８図は、層状電極と、エツチングにより画定された電流開口とを有するＶＣＳ ＥＬの断面図である。

第９図は、内部共振器の光間口と、環状注入領域によって囲まれた光利得領域と を有するＶＣＳＥＬの断面図である。

第１Ｏ図は、内部共振器の光間口と、エツチングにより画定された光利得領域と を有するＶＣＳＥＬの断面図である。

第１１図は、内部共振器の光間口と、再成長材料によって囲まれた光利得領域と を有するＶＣＳＥＬの断面図である。

詳細な説明 本発明は、内部共振器構造をもつ垂直キャビティ・面発光レーザ（ｖｅｒｔｉｃ ａｌ−ｃａｖｉｔｙ　５ｕｒｆａｃｅ　ｅ＋＊ｉｔｔｉｎｇ　１ａｓｅｒｓ：Ｖ Ｃ５ＥＬｓ）に関する。内部共振器構造は、層状電極、電流開口をもつ層状電極 、および／または、光間口を有している。上記内部共振器構造をもつこれらのＶ Ｃ３ＥＬｓでは、直列抵抗を著しく減少させ、パワー効率および単−横モードＴ ＥＭ００動作を著しく向上させることができる。

第１図乃至第１０図には、本発明による種々のＶＣ３ＥＬ構造が示されている。

なお、便宜上、第１図乃至第１０図において、同様の箇所には同じ符号を付して いる。

第１図には、層状電極をもつ本発明のＶＣＳＥＬが示されている。ＶＣＳＥＬは 、下方ミラー２０と、下方スペーサ３０と、活性領域４０と、上方スペーサ５０ と、第１の層状電極６０と、上方ミラー７０とを有している。例えば「面発光半 導体レーザ」の名称の米国特許第４，９４９，３５０に示されているように、層 ２０，３０，４０．５０は、基板１０上にエピタキシャルに形成されている。ま た、第１の層状電極６０も、上方スペーサ５０上にエピタキシャルに形成されて いる。また、第１の層状電極６０に電気的に接触する頂部の電気的コンタクト８ ０と、基板ｌＯに電気的に接触する底部の電気的コンタクト９０との２つの電気 的コンタクトが形成されている。

電流は、電気的コンタクト８０から第１の層状電極６０に流れ、次いで、スペー サ５０．活性領域４０．スペーサ３０゜ミラー２０．基板ｌＯに流れて、最終的 に底部の電気的コンタクト９０まで流れる。電流は、層状電極６０を介して活性 領域内に流入するので、上方ミラー７０は、導電性のものである必要はない。こ れにより、ＶＣＳＥＬの上方ミラーに、誘電体ＤＢＲミラー（上方誘電体ＤＢＲ ミラー）を用いることができる。半導体層（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　１ａ ｙｅｒｓ）の屈折率差よりも大きな屈折率差をもつように誘電体層（ｄｉｅｌｅ ｃｔｒｉｃ　１ａｙｅｒｓ）を作製することができる。この結果、効果的なりＢ Ｒミラーを形成するのに、半導体層（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　１ａｙｅｒ ｓ）では２０乃至３０対の層を必要としたが、誘電体層（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ 　１ａｙｅｒｓ）では、半導体層よりも少ない個数の層２例えば４対あるいは５ 対の層で済む。これにより、上方半導体ＤＢＲミラーをエピタキシャル成長させ る処理に要した時間を削減でき、より平坦なＶＣＳＥＬを生成することができる 。

第１の層状電極６ｏは、２つの高ドープ層６３と、２つの低ドープ層６２．６４ とを有している０層６２，６３．６４は、電流を活性領域へ導くように、上方ス ペーサ５０と同じ導電型のドーパントを含んでいる。電流阻止（ブロック）領域 ４４は、活性領域内にプロトンを環状に注入することによって形成され、電流を 水平方向に制限するために用いられる。

電流は、実線矢印１００で示されているように、水平方向に流れ、次いで、活性 領域内に垂直方向に流入して光（輻射）を発生させる。第１図に示すように、高 ドープ層の導電率は高いので、高ドープ層６３内では、はぼ横方向の電流が存在 する。

第３図（第２図）には、第２の層状電極を用いる実施例が示されている。第２の 層状電極２５は、下方スペーサ３０と下方ミラー２０との間に配置されている。

第２の層状電極は、２つの高ドープ層２４と、２つの低ドープ層２２．２３とを 有している。層２２，２３．２４は、第１の層状電極６０と反対の導電型であっ て、下方スペーサ３０と同じ導電型のドーパントを含んでいる。また、第２の層 状電極２５と電気的に接続させて電気的コンタクト９５が形成されている。なお 、このかわりに、第１図の電気的コンタクト９０のように、電気的コンタクト９ ５を形成することもできる。

ＶＣＳＥＬの直列抵抗および光吸収は、第２の層状電極２５を用いることによっ て、さらに減少する。また、下方ミラー２０をエピタキシャル成長させたドープ のなされていない半導体で形成するのが良く、これによって、下方ミラーにおけ る光吸収を低減することができる。電気的コンタクト９５を用いることによる主 な利点は、基板ｌＯを、例えば、半絶縁性のＧ　ａ　Ａ　ｓのような半絶縁性の 材料で形成することができることにある。

ＶＣ３ＥＬｓを他の電気的デバイスあるいは電気光学デバイスとモノリシックに 集積化して光集積回路を形成する必要がある用途では、半絶縁性材料を用いるの が非常に都合良い。

また、高速あるいは高周波数の用途でも、半絶縁性材料を用いるのが都合良い。

上述のＶＣ３ＥＬ構造は、１９９２年１月２１日に「垂直キャビティ・面発光レ ーザとトランジスタとの集積化」の名称で出願された米国特許出願筒０７７８２ ３，４９６号（本願の関連出願）に示されているのと同様の仕方で、例えば、ヘ テロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ　Ｔ　ｓ　）、ヘテロ接合電界効果型ト ランジスタ（ＨＦＥＴｓ）、ヘテロ接合光トランジスタ（ＨＰ　Ｔ　ｓ　）＋光 検出器との集積化が容易である。このような集積化は、本発明の実施において考 慮されている。

他の実施例では、高次の横モード発振を抑えるための１つの手段として、第４図 （第３図）に示すように、層状電極とイオン注入された電流開口とを有するＶＣ ＳＥＬが用いられている。高次の横モード発振は、主に、（１）活性層の外側部 分の抵抗が低いことによって、この部分に高密度電流がしばしば流れること、（ ２）活性層の中央部分における利得（ゲイン）が低次のモードによってすぐにな くなり（ｂｌｅａｃｈされ）１活性領域において横方向の導電率が良好なもので なくなることによって利得を十分速く補充することができなくなること、の２つ の要因による。内部共振器電流開口をもつ層状電極は、良好な横方向の導電率を 与え、活性領域内に一様な電流を流入させて、高次の横モード発振をほぼ抑える ことができる。

このデバイスの作成工程では、先ず、ｎ＋型キャリアがドープされたＧａＡｓ基 板１０を用意し、次いで、下方半導体ＤＢＲミラー２０．　下方スペーサ３０． 活性領域４０．上方スペーサ５０．層状電極６０を、順次にエピタキシャル成長 によって形成する。２つのプロトン注入領域と、電流開口４７を画定するための 深い注入領域４８と、このデバイスを同じ基板上で他のデバイスから分離するた めの浅い注入領域３５とは、良く知られている注入技術によって形成される。こ のデバイスは、注入によって生じた損傷を低減するために、さらに、高温で熱ア ニールされる。

層状電極に接触する頂部のオーミックコンタクト８０は、フォトリソグラフィー と金属の堆積（デポジション）とによって形成される。次いで、上方誘電体ミラ ー７０をフォトリソグラフィーと誘電体の堆積（デポジション）とによって形成 する。次いで、ｎ１型キヤリアがドープされたＧ　ａ　Ａ　ｓ基板１０を所望の 厚さまで研磨（ラッピング）し、しかる後、この基板の裏面に、これに接触する オーミックコンタクト９０を形成する。

電流開口４７は、プロトンが注入された環状形状の領域４８によって画定される 。電流開口４７は、上方ミラー７０の直径よりも小さな直径をもつように設計さ れるのが良い、電流開口を形成する際、注入されたプロトンが層状電極６ｏおよ び上方スペーサ５０内にほぼ垂直方向に閉じ込められるように、注入エネルギー を選択する。また、注入領域において、ｐ型の低ドープ層が高抵抗率となる一方 で、ｐ＋型の高ドープ層が導電性を維持するように、注入プロトン濃度を選択す る。このような構成のものとすることによって、電流１１０を実線矢印で示すよ うに、活性領域内に垂直方向にかつ一様に流入させ、活性領域の周辺部に電流が 集まるという事態を阻止することができ、その結果、単−横モードＴＥＭ、。動 作を行なわせることができる。同様に、電流開口４７を、第２図の第２の層状電 極２５および／または電気的コンタクト９５と組み合わせることもできる。

第４図に示すように、下方ミラー２０は、ｎ＋型キャリアがドープされたＡｌＡ ｓ層２１．ＡｌＧａＡｓ層２２の交互層を有している。各層は、厚さがλ／４で ある。ここで、λは、出射される光の波長である。半導体ＤＢＲミラーのエピタ キシャル成長の詳細については、例えば、ジェイ、シュウエル等による文献［“ 垂直キャビティ・面発光レーザ：設計。

成長作製、特徴”　、　ｖｏｌ、２７．　Ｎｏ、６．　ｐ　ｐ、　１３３２−１ ３４６（１９９１年６月）」を参照のこと。

第５図（ａ）に示されているように、光共振器は、上方ミラーと下方ミラーとに 挾まれており、下方スペーサ３０と、活性領域４０と、上方スペーサ５０と、層 状電極６０とを有している６層状電極６０は、ｐ型キャリアが高ドープされたＡ ｌＧａＡｓ層６３と、ｐ型キャリアが低ドープされたＩｎＧａＰ層６２．６４と を有している０層状電極において、高ドープ層６３は、λ／　４　ｎと同じかλ ／４ｎよりも小さな厚さを有し、また、低ドープ層６４は、λ／４ｎと同じかλ ／４ｎよりも大きな厚さを有しており、層６３の厚さと層６４の厚さとの合計は 、はぼλ／　２　ｎとなっている。ここで、ｎは、各層の屈折率である。また、 低ドープ層６２は、λ／　８　ｎの厚さを有している。高ドープ層、低ドープ層 のｐ型キャリアドープ量（ドープ濃度）は、それぞれ、１０”７０ｍ”、１０’ ’　／　Ｃｍ　３である。このような高いドープ量（ドープ濃度）では、高ドー プ層６３は、導電率が非常に高いものとなる。

第５図（ｂ）は、光共振器の垂直方向の位置に対するＶＣ８ＥＬの定在波強度を 示しており、高ドープ層６３は、その中心が定在波強度が最小のところに位置決 めされ、低ドープ層６４は、その中心が定在波強度が最大のところに位置決めさ れている。定在波強度は、光共振器内での光の強度に対応している。従って、定 在波強度が最大のところは、光強度が最大のところであり、定在波強度が最小の ところは、光強度が最小のところである。光は、高ドープ材料には容易に吸収さ れるが、低ドープ材料には、差程吸収されない。従って、光強度が最小のところ に高ドープ層を配置し、光強度が最大のところに低ドープ層を配置することによ って、層状電極６０における光吸収を最小にすることができる。

層状電極６０の低ドープ層６２は、λ／　８　ｎの厚さを有し、この結果、上方 ミラーと層状電極との界面は、定在波強度が最大のところとなる。上方スペーサ ５０．活性領域４０．下方スペーサ３０を適切に設計することによって、ｍλ／ 　２　ｎａｒｔの長さをもつレーザ光共振器を実現することができる。

ここで、ｍは整数、λは光の波長、ｎ＋＋ｆｆはレーザ光共振器の実効屈折率で ある。

第５図（ｃ）は、レーザ共振器内での層状電極６０の各層の垂直方向の位置に対 する層状電極６０の各層の価電子帯のバンドダイアグラムを示している。高ドー プＡｌＧａＡｓ層の各層の正孔６１は、Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓとＩｎＧａＰと の界面に存在するエネルギー障壁によって、高ドープＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層 内に閉じ込められる。この結果、層状電極において、横方向の導電率を高めるこ とができ、また、高ドープＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層内の高密度正孔が隣接する 領域に漏出することを防ぐことができる。なお、高ドープ層および低ドープ層と して、上記のかわりに、ＧａＡｓおよびＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　、　Ｇ　ａ　 Ａ　ｓおよびＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓおよびＩｎＧａＰ、あるいはＡＩ。

Ｇａ＋　ｌ−ｘ　ｌＡｓおよびＡ　Ｉ　、Ｇ　ａ　Ｎ−ｙｌ　Ａ　”を用いるこ ともできる。ここで、ｙはＸよりも大きな値である。内部共振器層状電極を用い ることによって、レーザの光量子効率を実質的に損なうことなく、エツジ発光型 レーザダイオードの直列抵抗と同程度に低い直列抵抗を実現することが可能とな る。

頂部の電気的コンタクトと低ドープ量の層６２によって損なわれている層状電極 との間の接触抵抗を最小なものにするため、第５図（ａ）（第１図）の最上部の 半導体構造を変形することができる。レーザ共振器内において層６２を高ドープ のものにすると、（上記接触抵抗は小さくなるが）、光吸収損失が増加するため 望ましくない。

このような接触抵抗を最小にする１つの仕方は、第５図（ｄ）に示すように、頂 部の電気的コンタクト８０の下側のレーザ共振器のすぐ外側にｐ型キャリアが注 入された浅い領域６５を形成することである。これによって、共振器の光学特性 を損なうことなく、頂部の電気的コンタクト８０の下側においてｐ型キャリアの 濃度を増加させることができる。なお、この浅い注入領域の形成は、標準的なフ ォトリソグラフィーと注入とによって容易に行うことができる。

接触抵抗を最小にする他の仕方は、第５図（ｅ）に示されているように、浅いエ ツチングを行なって、頂部ミラー７０と層６２の中央部分とからなるメサ構造を 形成することである。

この結果、頂部の電気的コンタクト８ｏは、高ドープ層６３上に形成され、これ により、接触抵抗を減少させることができる。さらに他の仕方は、層６３のほぼ 中程でエピタキシャル成長を停止させ、層６２の成長を行わせないことである。

この場合、所望の波長で共振器を共振させるために、上方ミラー７０の底部に高 屈折率層を設けなければならない。

第６図に示されているように、活性領域４０は、約５０オングストローム厚の３ つのＧａＩｎＰ層４１が、約９０オングストローム厚の２つのＡｌＧａ１ｎＰ障 壁層４２によって分離されて形成されている。活性領域は、下方スペーサ３０と 上方スペーサ５０とによって挟まれている。下方スペーサ３ｏおよび上方スペー サ５０は、両者とも、ドープされていないＡＩＩｎＰ材料が活性領域近くでＡ１ １ｎＧａＰどなるよう、（その組成が）徐々に変化したものとなっている。活性 領域、下方スペーサ、上方スペーサの設計および形成については、本願と関連し ている米国特許出願筒０７／７９０．’９６４号に詳細に記載されている。

第７図に示されているように、上方ミラー７０は、Ｓｉ０３層７１と、Ｔ　ｉ　 Ｏｓ層７２とを有し、各層は厚さがλ／　４　ｎとなっている。ここで、ｎは屈 折率である。層７１．７２は、ＤＢＲミラーを形成している。５ｉｎｓの屈折率 とＴｉｅ、の屈折率との差が相対的に大きいことによって、すなわち一般に誘電 体材料間の屈折率の差を大きくすることによって、上方ミラーを形成するのに、 層の個数を少なくすることができる。例えば、ＶＣ３ＥＬ内でレーザ発振させる のに必要とされる高反射率を与えるのに、これらの層の対（７１，７２）を５対 乃至６対、用いるだけで良い。

上述した好適な実施例では、電流開口４７を画定するのに、環状のプロトン注入 領域４８を用いている。このかわりに、第８図に示すように、垂直方向にメサエ ッチングを行ない、次いで、活性領域およびそれを取り囲む層にって選択的な横 方向エツチングを行なって、電流開口を画定し、デバイスを分離（ｉｓｏｌａｔ ｅ）することもできる。側壁（サイドウオール）６５．６５は、各々、垂直方向 のメサエッチング、横方向のメサエッチングによって形成される。

また、第８図の工程では、他の利点も得られる。第８図に示されたデバイスの直 径は、典型的には、４乃至１０μｍであるので、キャリアの寿命は、活性領域の 周辺での非発光再結合（発光を生じさせない再結合：　ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｖ ｅ　ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）によって、かなり短かくなる。この領域がイ オン注入によって形成されるとき、上記問題を除去する方法としては、高温アニ ールしか知られていないが、高温アニールは、注入の効果を減じ、従って、デバ イスの構造的な完全さを損なう恐れがある。

活性材料のレベルまでメサエッチングがなされるとき、横方向のエツチング処理 に、活性材料の側壁（サイドウオール）６６のパッシベーション処理を含ませる ことが可能である。

このパッシベーションによって、キャリアの寿命を保存し、非発光再結合を減少 することができて、閾値電流を低くすることができ、光電子効率を高めることが できる。

他の実施例では、第９図に示されているように、ＶＣ，ＳＥＬは、基板２００と 、下方ＤＢＲミラー２１０と、下方スペーサ２２０と、活性領域２３０と、上方 スペーサ２４０と、上方ＤＢＲミラー２７５とを有している。上方ミラー２７５ 内には、光間口２６５を有する金属層２６０が形成されており、これによって、 上方ミラー２７５を２つの部分；すなわち下方部分２５０と上方部分２７０とに 分割している。この金属層は、好ましくは金ベリリウム（ＡｕＢｅ）からなって おシバ下方部分２５０に電気的に接続するオーミックコンタクト層としても機能 する。下方部分２５０は、数対の半導体ＤＢＲ層だけを含んでいるのが良く、こ の場合には、直列抵抗を小さくすることができる。下方部分２５０に含まれてい る半導体ＤＢＲ層の対の個数は、１０個以下であるのが良く、その最適な個数は 、例えば特定のデバイス形状、光の波長λ。

ミラー材料に依存する。

下方部分２５０は、電気的コンタクトを容易にするために、エピタキシャル成長 させた半導体層であるのが良いが、上方部分２７０は、第４図に示したような半 導体ＤＢＲミラー。

第７図に示したような誘電体ＤＢＲミラーのいずれであっても良く、あるいは、 半導体ＤＢＲミラーと誘電体ＤＢＲミラーとを組み合わせたものであっても良い 。半導体ＤＢＲミラー、誘電体ＤＢＲミラー、スペーサ、活性領域の設計および 構成に関する詳細は、前述のとおりであり、ここでは説明しない。

活性領域２３０内において、環状形状のプロトン注入領域２４５により、所望の 直径をもつ光利得領域２３５が画定されている。光間口２６５は、光利得領域の 直径よりも小さな直径をもつように設計されており、さらに、光間口２６５は、 出射レーザ光の伝搬モードを、良く知られたレーザ光理論に従うＴＥＭ、。モー ドに制限するような寸法を有している。典型的には、光間口２６５の直径は、２ μｍ乃至７μｍであり、光利得領域２３５の直径は、１０μｍ乃至３０μｍであ り、デバイスの直径ｄは、光利得領域よりも約１５μｍ程、大きくなっている。

光利得領域を画定するのに、種々の方法を用いることができる。例えば第１０図 に示すデバイスでは、メサエッチングにより側壁（サイドウオール）２６５を形 成（露出）し、続いて、活性領域およびそれを取り囲む領域を横方向にエツチン グすることにより側壁（サイドウオール）２６６を形成（露出）して光利得領域 を画定している。なお、横方向のエツチング中あるいは横方向のエツチング後、 非発光再結合を減じるように、活性領域の側壁２６６にパッシベーションを施す こともできる。

光利得領域を画定するための他の方法として、第１１図に示されているように、 活性領域の下方の領域まで垂直方向にエツチングを行ない、しかる後、高抵抗率 をもち、かつ、活性領域の屈折率よりも小さな屈折率をもつ材料を光利得領域の 周りに垂直方向に成長させる方法もある０例えば、ドーブされていないＡ　Ｉ　 Ｇ　ａ　Ａ　ｓ領域２２７を、側壁（サイドウオール）２２５を取り囲むように 再成長させることができる。

レーザ共振器上の金属層２６０については、その厚さおよび位置を変えることに よって、その光学的効果を調整することができる。金属層２６０を約１０ＯＡあ るいはそれ以下の厚さにすることによって、その光吸収を小さくすることができ る。さらに、定在波強度が最小となるところにこのような簿い金属層を配置する ことによって、この金属層による光吸収を、無視できる程度に小さくすることが できる。このように、金属層２６０の厚さ９位置、およびその開口の径を変える ことによって、金属層２６０の光吸収効果を連続的に調整することができる。

上述の構造を形成するには、先ず、基板２００上に下方ミラー２１０を成長させ 、次いで、下方スペーサ２２０．活性領域２３０．上方スペーサ２４０．第１の 上方ミラ一部分２５０を順次に成長させる０次いで、周囲領域を活性領域の下方 まで垂直方向にエツチングし、側壁（サイドウオール）２２５の形成（ｊｌ出） されたメサ構造とすることによって、所望の直径をもつ光利得領域を画定する。

エツチングに続いて、平らな表面を形成するために、メサ構造と同じ高さまで、 ＡＩＧ　ａ　Ａ　ｓを成長させる０次いで、金属層２６０を堆積し、これに光間 口２６５を形成した後、誘電体層を堆積して、第２の上方ミラ一部分２７０を形 成する１次いで、誘電体ミラー２７０を画定し、電気的コンタクト２８０，２９ ０を、それぞれ、金属層、基板に形成する。

上述の再成長構造は、注入構造あるいは横方向エツチング構造よりも優れたいく つかの利点を有している。第１の利点として、再成長構造は、注入構造に比べて 、活性領域とそれを取り囲む材料との間の屈折率差をより大きなものにすること ができる。従って、注入構造の場合に比べて、再成長ＶＣ３ＥＬ構造内に光をよ り良好に閉じ込めることができ、これによって、レーザの光量子効率を著しく向 上させ、より小型のレーザを作製することが可能となる。

第２の利点として、再成長による場合には、ＶＣ３ＥＬ構造を平坦化し、電気的 コンタクトを容易に形成することができる。エツチングによって形成されたフリ ースタンディングレーザ（ｆｒｅｅ　ｓｔａｎｄｉｎｇ　１ａｓｅｒｓ）は、サ イズが小さいため、レーザの頂部に電気的コンタクトを形成するのが非常に難か しい。平坦化された表面をもつ再成長構造では、レーザの頂部に電気的コンタク トを容易にかつ信頼性良く形成することができる。さらに、再成長による場合に は、エツチングによって生じた側壁（サイドウオール）の損傷をパッシベーショ ンする（ｐａｓｓｉｖａｔｅ）ことができる。すなわち、ダングリングボンドを 終端し、非発光再結合を抑える（ｑｕｅｎｃｈ、）ことができる。

上述の説明から、本発明の種々の変形が当業者にとって明らかであろう。例えば 、ＶＣＳＥＬの下方ミラーと下方スペーサとの間に、単一の層状電極を配置する こともできるし、あるいは、活性領域材料の屈折率よりも低い屈折率の誘電体材 料を、再成長ＡｌＧａＡｓ領域のかわりに用いることもできる。さらに、第９図 、第１０図、第１１図における上方ミラー２７５の分割に類似させて、第１図、 第２図、第３図。

第８図の上方ミラー７０を、それぞれ上方部分および下方部分に、それぞれ上方 層状電極および下方層状電極に、分割することもできる。

Ｕコ ＦＩＧ、５Ａ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、７ （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＰＴ、　Ｓ Ｅ）、　０Ａ（ＢＦ、　ＢＪ、　ＣＦ、　ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ 、ＭＲ，ＮＥ、ＳＮ。

ＴＤ、ＴＧ）、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＺ。

Ｆｌ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＲ，ＫＺ、ＬＫ、ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、Ｎｏ、ＮＺ、ＰＬ、 ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＫ、ＵＡ

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. １．波長λの光を放出する垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、該垂直キャ ビティ・面発光レーザは、光共振器を画定する第１および第２のミラーと、前記 第１および第２のミラー間に配置される活性領域と、前記活性領域と前記第１の ミラーとの間に配置される第１の層状電極とを有し、 前記第１の層状電極は、第１の導電型の高ドープ層と低ドープ層とが交互に形成 されたものとなっており、前記活性領域内に電流を注入してレーザ発振を生じさ せ、前記光共振器内に定在波を立たせることを特徴とする垂直キヤビテイ・面発 光レーザ。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、該垂直 キャビティ・面発光レーザは、前記活性領域と前記第１の層状電極との間に配置 される第１のスペーサと、 前記第２のミラーと前記活性領域との間に配置される第２のスペーサとを有して いることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記光 共振器は、ｍを整数とし、ｎｏｆｆを光共振器の実効屈折率として、ｍλ／２ｎ ｏｆｆの長さを有していることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
4. ４．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記第 １の層状電極における光吸収を低減するために、前記低ドープ層，高ドープ層は 、定在波のほぼ最大強度位置，最小強度位置のところに、それぞれ位置決めされ ことを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、ｎを各 層の屈折率とするとき、前記高ドープ層の各々の厚さは、ほぼλ／４ｎあるいは それ以下であり、前記低ドープ層の各々の厚さは、ほぼλ／４ｎあるいはそれ以 上であることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記高 ドーブ層，低ドープ層のドープ濃度は、それぞれ、約１０２０／ｃｍ３，１０１ ８／ｃｍ３であることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビテイ・面発光レーザにおいて、前記高 ドープ層および低ドープ層は、各高ドープ層からの多数キャリアを高ドープ層内 に閉じ込めるのに適したエネルギーバンドギャップをもつヘテロ構造の半導体材 料を有していることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
8. ８．請求の範囲第７項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、ｘ，ｙ が０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＜ｙの範囲内の値であるとき、前記高ドープ層は Ａ１ｘＧａ（１−ｘ）Ａｓであり、前記低ドープ層はＡ１ｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ であることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
9. ９．請求の範囲第７項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、ｘが０ ≦ｘ≦１の範囲内の値であるとき、前記高ドープ層はＡ１ｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ であり、ｙ，ｚが０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦（ｙ＋ｚ）≦１の範囲内の値で あるとき、前記低ドープ層はＩｎｙＡ１ｘＧａ（１−ｙ−ｘ）Ｐであることを特 徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
10. １０．請求の範囲第１項に記載の垂直キヤビテイ・面発光レーザにおいて、前記 第１の電極の１つの低ドープ層は、前記第１のミラーに最近接している層である ことを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
11. １１．請求の範囲第１０項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、該 垂直キャビティ・面発光レーザは、さらに、前記第１の層状電極との低抵抗の電 気的接触を容易にするために、導電率を高めるイオンが注入された環状のイオン 注入領域を有し、該環状のイオン注入領域は、前記第１のミラーに最近接する前 記第１の電極の低ドープ層を少なくとも含んでいることを特徴とする垂直キャビ ティ・面発光レーザ。
12. １２．請求の範囲第１０項に記載の垂直キヤビテイ・面発光レーザにおいて、前 記垂直キャビティ・面発光レーザは、さらに、メサ構造を有しており、該メサ構 造は、前記第１のミラーと該第１のミラーに最も近い前記第１の電極の低ドープ 層とを少なくとも有し、前記メサ構造は、前記第１の電極に低抵抗の電気的コン タクトを形成するために、前記第１のミラーに最も近い高ドープ層の環状領域を 露出させるものであることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
13. １３．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記 垂直キャビティ・面発光レーザは、さらに、前記第２のミラーと前記活性領域と の間に第２の層状電極を有し、該第２の層状電極は、第２の導電型の高ドープ層 と低ドープ層とが交互に積層されて形成されていることを特徴とする垂直キャビ ティ・面発光レーザ。
14. １４．請求の範囲第１項に記載の垂直キヤビテイ・面発光レーザにおいて、前記 垂直キャビティ・面発光レーザは、さらに、前記第１の層状電極と前記活性領域 との間に電流を案内するための電流開口を有し、該電流開口は、前記第１のミラ ーと前記活性領域との間に位置決めされた水平円板形状の領域を含み、前記電流 開口は、前記活性領域に垂直方向に多量の電流を与えてＴＥＭｏｏモード発振を 促進するように、導電率の低い環状の周囲領域を有していることを特徴とする垂 直キャビティ・面発光レーザ。
15. １５．請求の範囲第１４項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記第１のミラーは、前記電流開口の直径と同じか、電流開口の直径よりも大きな 直径を有していることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
16. １６．請求の範囲第１４項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記電流開口は、環状の周囲領域から材料を除去して形成された側壁を有している ことを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
17. １７．請求の範囲第１４項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記電流開口は、導電率を低下させるイオンが注入された環状領域によって囲まれ ていることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
18. １８．請求の範囲第１７項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記電流開口は、前記層状電極内にあるいは前記層状電極の一部に形成されている ことを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
19. １９．請求の範囲第１７項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記環状の周囲領域は、前記層状電極の低ドープ層が抵抗性をもつ一方、高ドープ 層が導電性をもつような注入イオン濃度を有していることを特徴とする垂直キャ ビティ・面発光レーザ。
20. ２０．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記 高ドープ屑は、単一の量子井戸あるいは複数の量子井戸を有していることを特徴 とする垂直キヤビテイ・面発光レーザ。
21. ２１．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記 層状電極は、前記活性領域と前記第１のミラーとの間に配置されていることを特 徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
22. ２２．請求の範囲第１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前記 層状電極は、前記第１のミラー内に配置されていることを特徴とする垂直キャビ ティ・面発光レーザ。
23. ２３．請求の範囲第１項に記載の垂直キヤビテイ・面発光レーザにおいて、前記 第１および第２のミラーは、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層との対からな る分布型反射ミラー（ＤＢＲ）であり、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層は 、各々、ｎを対応する層の屈折率とするとき、λ／４ｎの厚さを有していること を特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
24. ２４．基板と、 前記基板上に形成された第１のミラーと、前記第１のミラー上に形成された第１ のスペーサと、前記第１のスペーサ上に形成された少なくとも１つの量子井戸層 を有し、波長λの光を放出する活性層と、前記活性層上に形成された第２のスペ ーサと、前記活性層にレーザ発振を生じさせる電流を導くために、前記第２のス ペーサと同じ導電型の高ドープ層と低ドープ層とが交互に積層されて前記活性層 上に形成されている層状電極と、 前記層状電極上に形成された第２のミラーとを有し、前記第１のミラーと第２の ミラーとの間には、ｍを整数，ｎｏｆｆを共振器の実効屈折率とするとき、ｍλ ／２ｎｏｆｆの長さのレーザ共振器が画定され、前記レーザ共振器には定在波が 立ち、前記低ドープ層，高ドープ層は、光吸収を低滅するために、それぞれ、定 在波強度がほぼ最大，最小のところに位置決めされることを特徴とする垂直キャ ビティ・面発光半導体量子井戸レーザ。
25. ２５．請求の範囲第２４項に記載のレーザにおいて、前記第１および第２のミラ ーは、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層との対からなる分布型反射ミラー（ ＤＢＲ）であり、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層は、各々、ｎを対応する 層の屈折率とするとき、λ／４ｎの厚さを有していることを特徴とするレーザ。
26. ２６．請求の範囲第２５項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記第１の電極の１つの低ドープ層は、前記第２のミラーに最近接する層であり、 前記第２のミラー内の低屈折率材料の層は、前記第１の層状電極に最近接する層 であることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
27. ２７．請求の範囲第２５項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記第１の電極の１つの高ドープ層は、前記第２のミラーに最近接する層であり、 前記第２のミラー内の高屈折率材料の層は、前記第１の層状電極に最近接する層 であることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
28. ２８．基板と、 前記基板上に形成された第１のミラーと、前記第１のミラー上に形成された第１ のスペーサと、前記第１のスペーサ上に形成され、波長λの光を放出する活性領 域と、 前記活性層上に形成された第２のスペーサと、前記第２のスペーサ上に形成され 、前記第１のミラーとの間にレーザ共振器を画定する第２のミラーと、前記活性 領域内に所望の直径をもつように形成され、導電率の低い環状の周囲領域を有し ている光利得領域と、前記第２のミラー内にあるいは第２のミラーに隣接して水 平方向に形成され、高次の横モード発振を抑えるのに十分な直径の光開口を有す る金属層とを有し、前記光開口は、前記光利得領域と垂直方向に整列しており、 前記光利得領域の直径と同じか、光利得領域の直径よりも小さな直径を有してい ることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
29. ２９．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記金属層は、４００Ａ以下の厚さを有していることを特徴とする垂直キヤビテイ ・面発光レーザ。
30. ３０．請求の範囲第２８項に記載の垂直キヤビテイ・面発光レーザにおいて、前 記金属層は、前記レーザ共振器内に形成される定在波の強度がほぼ最小となると ころに位置決めされることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
31. ３１．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記第２のミラーは、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層との交互層からなる分 布型反射ミラー（ＤＢＲ）であり、高屈折率材料の層と低屈折率材料の層は、各 々、ｎを対応する層の屈折率とするとき、λ／４ｎの厚さを有し、前記金属層は 、前記第２のミラーを上方部分と下方部分とに分割することを特徴とする垂直キ ャビティ・面発光レーザ。
32. ３２．請求の範囲第３１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記上方部分は、前記金属層の上方に配置され、誘電体層であることを特徴とする 垂直キヤビテイ・面発光レーザ。
33. ３３．請求の範囲第３１項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記下方部分は、前記金属層の下方に配置され、半導体層であることを特徴とする 垂直キャビティ・面発光レーザ。
34. ３４．請求の範囲第３３項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記金属層は、前記活性領域に電流を導くために、前記下方部分の半導体層とオー ミック接触していることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
35. ３５．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記光利得領域は、導電率を低下させるイオンが注入された環状領域で囲まれてい ることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
36. ３６．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記光利得領域は、環状の周囲領域から材料を除去して形成された側壁を有してい ることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レーザ。
37. ３７．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビティ・面発光レーザにおいて、前 記環状の周囲領域は、前記活性領域の屈折率よりも小さな屈折率をもつ高抵抗率 の再成長半導体材料を含んでいることを特徴とする垂直キャビティ・面発光レー ザ。
38. ３８．請求の範囲第２８項に記載の垂直キャビテイ・面発光レーザにおいて、前 記金属層は、実質的に金であることを特徴とする垂直キヤビテイ・面発光レーザ 。